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WO2024111648A1 - アルミニウム炉及び溶解アルミニウムの製造方法 - Google Patents

アルミニウム炉及び溶解アルミニウムの製造方法 Download PDF

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WO2024111648A1
WO2024111648A1 PCT/JP2023/042061 JP2023042061W WO2024111648A1 WO 2024111648 A1 WO2024111648 A1 WO 2024111648A1 JP 2023042061 W JP2023042061 W JP 2023042061W WO 2024111648 A1 WO2024111648 A1 WO 2024111648A1
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WO
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aluminum
chamber
molten aluminum
holding chamber
furnace
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Ceased
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PCT/JP2023/042061
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English (en)
French (fr)
Inventor
竜児 川口
直久 西川
アット ガンジャナウォンサーマート
スポット ジラタムプラダップ
ウィッタヤーコム ゲーオシン
グリッタパック ジロートタナット
タナポン ルアイサワンブン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daiki Engineering Co Ltd
Original Assignee
Daiki Engineering Co Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
    • B22D21/02—Casting exceedingly oxidisable non-ferrous metals, e.g. in inert atmosphere
    • B22D21/04—Casting aluminium or magnesium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/16—Remelting metals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Electric arc furnaces ; Tank furnaces
    • F27B3/04—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Electric arc furnaces ; Tank furnaces of multiple-hearth type; of multiple-chamber type; Combinations of hearth-type furnaces

Definitions

  • the present invention relates to an aluminum furnace and a method for producing molten aluminum.
  • aluminum ingots are generally brought into a furnace, melted to produce molten aluminum, and the molten aluminum is poured into a holding chamber. After the temperature of the molten aluminum is brought to a specified temperature, it is poured into a waiting chamber. The molten aluminum remaining in the waiting chamber is then used as material for the next manufacturing process.
  • the molten aluminum changes from liquid to solid. This causes the molten aluminum to adhere to the walls of the holding chamber of the aluminum furnace, resulting in unnecessary loss of the molten aluminum, and also produces aluminum ash and molten residue when the aluminum melts. This ash and residue flow into the holding chamber along with the molten aluminum. This ash and residue become impurities, and if molten aluminum with a high impurity content is used for various processes, the quality of the product will decrease.
  • Patent Document 1 discloses a furnace having an inspection port with a door on the side wall of the furnace for inspecting and removing impurities.
  • Patent Document 1 the furnace described in Patent Document 1 is unable to adequately remove ash and residues, and the products manufactured using the resulting molten aluminum are of low quality.
  • the present invention was made in consideration of the above problems, and aims to provide an aluminum furnace and a method for producing molten aluminum that can produce high-quality molten aluminum.
  • the aluminum furnace of the present invention comprises a melting chamber into which an aluminum ingot is introduced and which melts the ingot to produce molten aluminum, a holding chamber connected to the melting chamber for maintaining the temperature of the molten aluminum flowing from the melting chamber at a predetermined temperature, a lid provided on the top surface of the holding chamber for opening and closing the holding chamber, and a burner provided on the lid for heating the molten aluminum in the holding chamber, characterized in that the distance between the ceiling and floor of the holding chamber is 600 mm or less, and the burner is a proximity heating burner.
  • a lid is provided on the top surface of the holding chamber, so that the height of the holding chamber itself can be made lower than that of conventional holding chambers, and the distance between the ceiling and floor of the holding chamber can be made 600 mm or less. Therefore, a close-range heating burner can be used as the burner, so that the oxygen concentration in the holding chamber 4 can be maintained higher than usual. This allows an oxide film to be formed satisfactorily on the surface of the molten aluminum in the holding chamber, and this oxide film can reduce the possibility of contamination by ash or residue. As a result, the quality of the molten aluminum obtained is improved, and high-quality molten aluminum can be obtained with a high yield.
  • the holding chamber has a control unit that maintains the distance between the lid and the surface of the molten aluminum in the holding chamber in the range of 100 mm to 300 mm.
  • the distance from the close-range heating burner becomes appropriate, and an oxide film can be preferably formed.
  • a waiting chamber connected to the holding chamber, with a hole at the bottom of the waiting chamber opening into the side of the bottom wall of the waiting chamber, and a heater for heating in the hole.
  • a preferred embodiment of the present invention is one in which the heater is an electric heater with a cylindrical outer shape.
  • the heater is removable. Removable heaters allow for easy maintenance.
  • a separate heater is provided on the side wall of the waiting chamber. If a separate heater is provided on the side wall, it can withstand more weight than if it were provided on the bottom, and the risk of a fire caused by leakage of high-temperature molten metal can be avoided.
  • the aluminum furnace of the present invention is characterized by comprising a melting chamber into which an aluminum ingot is introduced and melted to produce molten aluminum, a holding chamber connected to the melting chamber for maintaining the temperature of the molten aluminum flowing from the melting chamber at a predetermined temperature, a waiting chamber connected to the holding chamber, and a hole opening into the side of the bottom wall of the waiting chamber, with a heater for heating in the hole.
  • the method for producing molten aluminum of the present invention is a method for producing molten aluminum using any of the aluminum furnaces described above, and is characterized in that the molten aluminum is produced by controlling a burner to heat the molten aluminum in the holding chamber so that the oxygen concentration in the holding chamber is 5% or more and 10% or less.
  • the burner Since a close-range heating burner can be used as the burner, it is possible to set the oxygen concentration in the holding chamber to 5% or more and 10% or less. This allows an oxide film to be formed satisfactorily on the surface of the molten aluminum in the holding chamber, and this oxide film reduces the possibility of contamination by ash or residue. As a result, the quality of the molten aluminum is improved, and high-quality molten aluminum can be obtained with a high yield.
  • the oxygen concentration is preferably between 6% and 8%. This range allows for the best formation of an oxide film on the surface of the molten aluminum in the holding chamber, and this oxide film can further reduce the possibility of contamination by ash or residue. As a result, the quality of the molten aluminum is further improved, and high-quality molten aluminum can be obtained with a high yield.
  • the aluminum furnace and molten aluminum manufacturing method of the present invention make it possible to obtain high-quality molten aluminum.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of an aluminum furnace according to a first embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of an aluminum furnace according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the aluminum furnace according to the first embodiment taken along line A-A.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the aluminum furnace according to the first embodiment taken along line B-B.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line C-C of the aluminum furnace according to the first embodiment.
  • the aluminum furnace 1 of this embodiment shown in Figures 1 to 4 is composed of a melting chamber 2, a first burner 3, a holding chamber 4, a lid 5, a second burner 6, a tower 7, a sloped floor 8, a flow path 9, a waiting chamber 10, a first connecting passage 11, a second connecting passage 12, a hinge portion 13, an opening 14, and a heater 15.
  • the tower 7, the melting chamber 2, the sloped floor 8, the melting chamber 2, the flow path 9, and the waiting chamber 10 are connected in this order to form a passage through which aluminum passes. That is, in the aluminum furnace 1, an aluminum ingot is introduced into the tower 7 and melted in the melting chamber 2, and the molten aluminum passes through the sloped floor 8, the holding chamber 4, and the flow path 9 and is introduced into the waiting chamber 10. The molten aluminum is then taken out from the waiting chamber 10.
  • a detailed explanation will be given below.
  • Tower 7 is a hollow cylindrical chamber standing vertically. An opening is formed on the top surface of tower 7 for introducing aluminum ingots into tower 7. The lower part of tower 7 communicates with the chamber of melting chamber 2.
  • a first burner 3 is provided on the lower side of tower 7, facing the chamber of melting chamber 2, for melting the aluminum ingots in melting chamber 2 to produce molten aluminum. The first burner 3 is installed tilted downward so that it is output toward melting chamber 2 to melt the aluminum ingots.
  • the first burner 3 is a gas injector that is ignited inside itself and is output to melt the aluminum ingots in melting chamber 2.
  • the preferred temperature for melting aluminum is in the range of 650°C to 850°C.
  • the opening at the top of the melting chamber 2 is connected to the opening at the bottom of the tower 7.
  • the melting chamber 2 has an opening for cleaning the inside of the melting chamber 2. Any number of openings for cleaning the inside of the melting chamber 2 may be provided, but in this embodiment, openings are provided on two adjacent wall surfaces, and the openings are provided so that they form an angle of 90° with each other.
  • the opening at the bottom of the melting chamber 2 is connected to the slope floor 8, through which the molten aluminum flows from the melting chamber 2 and serves as a passage for the molten aluminum to proceed to the next process.
  • sloped floor 8 One end of the sloped floor 8 is connected to the bottom of the melting chamber 2. The other end of the sloped floor 8 is connected to an opening provided on the side of the holding chamber 4. Molten aluminum from the melting chamber 2 is introduced to the sloped floor 8.
  • the sloped floor 8 In order to move the molten aluminum to the holding chamber 4 without power, the sloped floor 8 is configured to slope from one end to the other end, and the preferred angle of the slope is 15 to 25 degrees with respect to the horizontal plane, and in this embodiment it is 21 degrees.
  • the holding chamber 4 is a rectangular chamber in plan view with an open top surface, and has an entrance opening connected to the other end of the slope floor 8 and an exit opening facing the entrance opening, both on its side walls.
  • a temperature sensor is provided in the holding chamber 4 to maintain the temperature of the molten aluminum introduced from the entrance opening at a predetermined temperature, and temperature control is performed using the second burner 6, which will be described in detail later.
  • the lid 5 is a flat rectangular plate-like member provided on the top of the holding chamber 4.
  • the lid 5 is a steel plate structure with heat insulating material applied.
  • the lid 5 is configured so that it can be opened and closed freely at the opening on the top surface of the holding chamber. That is, the lid 5 is normally closed to maintain the temperature inside the holding chamber 4, and is opened when the holding chamber 4 is undergoing maintenance.
  • a second burner 6 is provided in the center of the lid 5 to heat the molten aluminum inside the holding chamber 4 so that the temperature of the molten aluminum inside the holding chamber 4 is not allowed to fall below a predetermined temperature.
  • a hinge 13 is provided on an extension extending from the wall of the holding chamber 4, and this hinge 13 functions as a rotation axis to open and close in the vertical direction.
  • this hinge 13 functions as a rotation axis to open and close in the vertical direction.
  • the second burner 6 is a proximity heating burner for maintaining the temperature of the molten aluminum. This burner's flame does not go in a straight line but spreads flatly while swirling, so the entire surface of the molten aluminum can be heated uniformly from a close position.
  • a proximity heating burner is a flat flame burner that is configured so that the flame spreads flatly while swirling.
  • the second burner 6 can adjust the differential pressure with an air butterfly valve.
  • an opening for maintenance is provided in the side wall, and a door is provided at the opening, so the side wall is high and the height from the floor to the ceiling of the holding chamber is higher than 600 mm.
  • maintenance inside the holding chamber 4 can be performed by opening and closing the lid body 5 provided on the upper surface, so there is no need to provide an opening in the side wall of the holding chamber 4. Therefore, the height from the floor to the ceiling of the holding chamber 4 can be 600 mm or less. In this embodiment, the height from the floor to the ceiling of the holding chamber 4 is about 580 mm.
  • the distance between the lid 5 and the surface of the molten aluminum in the holding chamber 4 is controlled by the control unit of the holding chamber 4 to be within the range of 100 mm to 300 mm. In this embodiment, the distance between the lid 5 and the surface of the molten aluminum in the holding chamber 4 is maintained at 280 mm by the control unit of the holding chamber 4.
  • the above-mentioned proximity heating burner can be used as the second burner 6.
  • the air-fuel ratio of the second burner 6 is greater than 1.0 and less than 1.5, preferably about 1.5, it is possible to keep the oxygen concentration in the holding chamber 4 in the range of 5% to 10%, preferably 6% to 8%.
  • an oxide film can be formed well on the surface of the molten aluminum in the holding chamber 4, and this oxide film plays the role of a surface cover for the molten aluminum in the holding chamber 4, and this surface cover reduces the possibility of ash and residue being mixed in, and good quality molten aluminum can be obtained with a high yield.
  • the lid 5 has a first communication passage 11 inside that passes through the lid 5.
  • the first communication passage 11 has one opening on the underside of the lid and another opening on the side facing the tower 7.
  • a second communication passage 12 is provided on the side wall of the melting chamber 2 on the lid 5 side, passing through the side wall.
  • the first communication passage 11 and the second communication passage 12 communicate with each other when the lid 5 is closed, and transfer high-temperature gas between the holding chamber 4 and the melting chamber 2.
  • the communication passages 11 and 12 are configured to allow high-temperature gas in the melting chamber 2 to flow into the holding chamber 4 when melting aluminum ingots in the melting chamber 2, thereby saving fuel or energy and maintaining the temperature of the molten aluminum in the holding chamber 4 not lower than a predetermined temperature.
  • the second burner 6 is operated to flow high-temperature gas from the second burner 6 into the melting chamber 2, which assists in melting the aluminum ingot in the melting chamber 2, thereby saving fuel used for melting the aluminum.
  • the lid 5 is provided on the top surface of the holding chamber 4, not on the side, which makes it easier to remove the oxide film formed on the surface of the molten aluminum in the holding chamber 4, and as a result, high-quality molten aluminum in the aluminum bath protected by the oxide film can be obtained with a high yield.
  • the oxide film is formed only on the surface, it is possible to prevent the oxide film from adhering to the bottom of the holding chamber 4, and maintenance is also easy.
  • a flow path 9 is provided on the wall of the holding chamber 4, which is connected to the chamber and serves as a passageway for passing the molten aluminum held in the holding chamber 4.
  • a waiting chamber 10 is provided in this flow path 9. The molten aluminum in the chamber of the waiting chamber 10 is held in the waiting chamber 10 so that it can be removed to be processed into other products.
  • the flow path 9, which opens to the top of the waiting chamber 10, is an opening that the user can use to operate the molten aluminum to turn it into other products.
  • a heater in the waiting chamber 10. Providing a heater prevents the molten aluminum from cooling while being held in the waiting chamber 10, which would result in a decrease in yield.
  • an opening 14 is provided on the side (lower part) of the bottom wall of the waiting chamber 10, into which the heater 15 is installed. The size and shape of the opening 14 are set according to the size of the heater 15 to be inserted.
  • the heater 15 is electric, can be supplied with power from a power source (not shown) and can be output, and has a cylindrical shape.
  • the opening 14 is a hole-like shape that is long in one direction and is provided so as to be parallel to the bottom surface of the chamber of the waiting chamber 10.
  • the heater 15 is located at the bottom of the chamber of the waiting chamber 10.
  • at least one opening 14 is provided, and in this embodiment, multiple openings 14 are provided at a distance from each other. The openings 14 may open on any side of the bottom wall surface.
  • each heater 15 is fixed in each opening 14 so as to be removable.
  • a heat insulating material or the like may be provided under the heater 15 to increase thermal efficiency.
  • Example 1 The temperature of the bath in the holding chamber 4 was set to 670°C, the output of the close-in heating burner (flat flame burner (FF-20K, manufactured by Shoei Seisakusho Co., Ltd.)) as the second burner 6 was set to a maximum of 50,000 kcal/hr, and the amount of LPG mixed gas (40% propane, 60% butane, approximately 24,000 Kcal/ m3 ) was set to approximately 2 m3 to hold an aluminum bath using ADC12 as the aluminum alloy.
  • the close-in heating burner flat flame burner (FF-20K, manufactured by Shoei Seisakusho Co., Ltd.)
  • LPG mixed gas 50% propane, 60% butane, approximately 24,000 Kcal/ m3
  • a gas volume meter was used to adjust the gas valve, and the air butterfly valve of the second burner 6 was used to adjust the differential pressure to 0.6 to 0.8, while sampling the atmospheric gas in the holding chamber 4 and measuring the oxygen concentration with an oxygen concentration meter (oxygen concentration meter: GD-70D (manufactured by Riken Keiki, stationary type)).
  • the air ratio was set to more than 1.0 but not more than 1.5 so that the oxygen concentration in the holding chamber 4 was 7%.
  • Example 1 The conditions were the same as in Example 1, except that the pressure difference was set so that the air ratio was 1.0 and the residual oxygen concentration in the holding chamber was 0%.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment.
  • the configuration and shape of the aluminum furnace 1 can be changed as appropriate.
  • the holding chamber 4 is rectangular, but is not limited to this and may be circular.
  • the aluminum furnace 1 is equipped with the second burner 6 and the heater 15, but is not limited to this and may be configured to include only one of them. Even with this configuration, it is possible to obtain high-quality molten aluminum. Also, a separate heater for heating may be provided on the side wall of the waiting chamber 10.

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Abstract

品質のよい溶解アルミニウムを得ることができるアルミニウム炉及び溶解アルミニウムの製造方法を提供することを目的とし、アルミニウム炉（１）は、アルミニウムインゴットが投入され、インゴットが溶解されてアルミニウム溶湯が生成される溶解チャンバ（２）と、溶解チャンバ（２）に接続され、溶解チャンバ（２）から流入したアルミニウム溶湯の温度を所定の温度に維持するための保持チャンバ（４）と、保持チャンバ（４）の上面に設けられ、保持チャンバを開閉するための蓋（５）と、蓋（５）に設けられ、保持チャンバ（４）内のアルミニウム溶湯を加熱するためのバーナーと、を備え、保持チャンバ（４）の天井と床との間の距離が600mm以下であり、バーナーが近接加熱バーナーである。

Description

アルミニウム炉及び溶解アルミニウムの製造方法
　本発明は、アルミニウム炉及び溶解アルミニウムの製造方法に関する。
　現在、アルミニウムなどの溶解プロセスでは、一般的にはアルミニウムインゴットを炉に搬入し、アルミニウムインゴットを溶解してアルミニウム溶湯とし、溶融したアルミニウムを保持チャンバに流し、溶融アルミニウムの温度を所定の温度とした後、待機チャンバに流しこむ。そして、待機チャンバに滞留している溶融アルミニウムは、次の製造プロセスの材料として使用される。
　ところで、保持チャンバ内でアルミニウム溶湯の温度が低下すると、アルミニウム溶湯が液体から固体に変化する。このため、アルミニウム溶湯がアルミニウム炉の保持チャンバの壁面に付着し、アルミニウム溶湯の無駄なロスが生じるとともに、アルミニウムが溶解する際にアルミニウム灰や溶解残渣が発生する。これらの灰や残渣はアルミニウム溶湯と共に保持チャンバに流入する。このような灰や残渣は不純物となり、不純物の多いアルミニウム溶湯を様々な作業に使用すると製品の品質が低下してしまう。
　そこで、アルミニウム溶湯から灰分および／または残渣を除去すべく、特許文献１では、炉側壁に、不純物を検査して除去するためのドア付き検査口を有する炉が開示されている。
特許3860135号公報
　しかしながら、特許文献１に記載された炉では十分に灰や残差を除去することができず、得られたアルミニウム溶湯を用いて製造した製品は、品質が低いという問題がある。
　本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、品質のよい溶解アルミニウムを得ることができるアルミニウム炉及び溶解アルミニウムの製造方法を提供することを目的とする。
　本発明のアルミニウム炉は、アルミニウムインゴットが投入され、当該インゴットが溶解されてアルミニウム溶湯が生成される溶解チャンバと、前記溶解チャンバに接続され、前記溶解チャンバから流入した前記アルミニウム溶湯の温度を所定の温度に維持するための保持チャンバと、前記保持チャンバの上面に設けられ、前記保持チャンバを開閉するための蓋と、前記蓋に設けられ、前記保持チャンバ内のアルミニウム溶湯を加熱するためのバーナーと、を備え、前記保持チャンバの天井と床との間の距離が600mm以下であり、前記バーナーが近接加熱バーナーであることを特徴とする。
　本発明のアルミニウム炉においては、蓋が前記保持チャンバの上面に設けられていることで、保持チャンバ自体の高さを従前の保持チャンバよりも低くすることができ、前記保持チャンバの天井と床との間の距離を600mm以下とすることができる。そのため、バーナーとして近接加熱バーナーを用いることができるので、保持チャンバ4内の酸素濃度を通常よりも高く保持することが可能である。これにより、保持チャンバ内のアルミニウム溶湯の表面に良好に酸化皮膜を形成することができ、この酸化皮膜によって灰や残渣による汚染の可能性を低減することができる。その結果、得られる溶解アルミニウムの品質が向上し、高品質な溶解アルミニウムを高い歩留まりで得ることができる。
　前記保持チャンバが、前記蓋と前記保持チャンバ内の前記アルミニウム溶湯の表面との距離を100mm～300mmの範囲に保つ制御部を有することが好ましい。前記蓋と前記保持チャンバ内の前記アルミニウム溶湯の表面との距離を100mm～300mmの範囲に保つことで、近接加熱バーナーとの距離が適切となり、好ましく酸化皮膜を形成することができる。
　保持チャンバに接続された待機チャンバを備え、待機チャンバの底部には、待機チャンバ底面壁の側面に開口した孔部を備え、当該孔部に加熱用ヒーターを有することが好ましい。このように構成することで、床面から均一に加熱することができ、待機チャンバ内のアルミニウム溶湯が凝固・凝固せず、その結果、アルミニウム溶湯の品質が向上し、高品質なアルミニウム溶湯を高い歩留まりで得ることができる。
　本発明の好ましい実施形態としては、前記加熱用ヒーターが、その外形が円筒形状の電気ヒーターであることが挙げられる。
　前記加熱用ヒーターが取り出し可能であることが好ましい。取り出し可能であることで、メンテナンスの作業性がよい。
　さらに別の加熱用ヒーターが前記待機チャンバの側壁に設けられていることが好ましい。側壁にさらに別の加熱用ヒーターを設ける場合、底面に設ける場合よりも加重に耐えられ、また、高温の溶湯漏れによる火災の原因になるというリスクが回避できる。
　また、本発明のアルミニウム炉は、アルミニウムインゴットが投入され、当該インゴットが溶解されてアルミニウム溶湯が生成される溶解チャンバと、前記溶解チャンバに接続され、前記溶解チャンバから流入した前記アルミニウム溶湯の温度を所定の温度に維持するための保持チャンバと、前記保持チャンバに接続された待機チャンバと、前記待機チャンバの底面壁の側面に開口した孔部とを備え、当該孔部に加熱用ヒーターを有することを特徴とする。前記待機チャンバの底面壁の側面に開口した孔部を備え、当該孔部に加熱用ヒーターを有することで、床面から均一に加熱することができ、待機チャンバ内のアルミニウム溶湯が凝固せず、その結果、アルミニウム溶湯の品質が向上し、高品質なアルミニウム溶湯を高い歩留まりで得ることができる。
　本発明の溶解アルミニウムの製造方法は、上述したいずれかのアルミニウム炉を用いる溶解アルミニウムの製造方法であって、保持チャンバ内の酸素濃度の割合が5％以上10％以下になるようにバーナーを制御して前記保持チャンバ内のアルミニウム溶湯を加熱して溶解アルミニウムを製造することを特徴とする。
　バーナーとして近接加熱バーナーを用いることができるので、保持チャンバ内の酸素濃度の割合を5％以上10％以下とすることが可能である。これにより、保持チャンバ内のアルミニウム溶湯の表面に良好に酸化皮膜を形成することができ、この酸化皮膜によって灰や残渣による汚染の可能性を低減することができる。その結果、アルミニウム溶湯の品質が向上し、高品質なアルミニウム溶湯を高い歩留まりで得ることができる。
　前記酸素濃度の割合が6％～8％であることが好ましい。この範囲であることで、保持チャンバ内のアルミニウム溶湯の表面に最も良好に酸化皮膜を形成することができ、この酸化皮膜によって灰や残渣による汚染の可能性をより低減することができる。その結果、アルミニウム溶湯の品質がさらに向上し、高品質なアルミニウム溶湯を高い歩留まりで得ることができる。
　本発明のアルミニウム炉及び溶解アルミニウムの製造方法によれば、品質のよい溶解アルミニウムを得ることができる。
実施形態１に係るアルミニウム炉の模式的斜視図である。 実施形態１に係るアルミニウム炉の模式的平面図である。 実施形態１に係るアルミニウム炉のA-A線での断面図である。 実施形態１に係るアルミニウム炉のB-B線での断面図である。 実施形態１に係るアルミニウム炉のC-C線での断面図である。
　以下、本発明の実施形態に係るアルミニウム炉について添付図面を参照して詳細に説明する。ただし、この実施形態は例示であり、本発明はこれに限定されるものではない。また、本明細書等における「第１」、「第２」、「第３」等の表記は、或る構成要素を他の構成要素と区別するために使用されるものであって、当該構成要素の数、順序又は優先度等を限定するためのものではない。
　本発明の開示は、開示された図面及び実施形態のみに限定されることなく、本発明を明確に理解するために図面及び実施形態を参照するものであり、本発明の範囲は、本発明が特許請求の範囲に記載された内容による。
　図１～４に示す本実施形態のアルミニウム炉1は、溶解チャンバ2、第1バーナー3、保持チャンバ4、蓋5、第2バーナー6、タワー7、スロープフロア8、流路9、待機チャンバ10、第１連通路11、第２連通路12、ヒンジ部13、開口部14、ヒーター15から構成されている。タワー７、溶解チャンバ２、スロープフロア８、溶解チャンバ２、流路9、待機チャンバ１０がこの順で連通してアルミニウムの通過する通路を構成している。すなわち、アルミニウム炉１においては、アルミニウムインゴットがタワー７に導入されて、溶解チャンバ２において溶融され、溶解されたアルミニウムが、スロープフロア８、保持チャンバ4、流路9を通過して、待機チャンバ１０に導入される。そして、待機チャンバ１０から溶解したアルミニウムが取り出される。以下、具体的に説明する。
　タワー7は、鉛直方向に直立した中空の柱状形状のチャンバである。タワー7の上面には、アルミニウムインゴットをタワー7内に導入するための開口が形成されている。タワー７の下部は、溶解チャンバ２のチャンバ室に連通している。タワー7の下部側側部には、溶解チャンバ２のチャンバ室に対向する位置に、溶解チャンバ2内のアルミニウムインゴットを溶解してアルミニウム溶湯とするための第1バーナー3が設けられている。第1バーナー3は、アルミニウムインゴットを溶解するために、溶解チャンバ2に向かって出力されるように、下方に傾けて設置されている。第1バーナー3は、それ自体の内部で点火されるガスインジェクターであり、溶解チャンバ2内のアルミニウムインゴットを溶解するために出力される。アルミニウムの溶融に対して好ましい温度は650℃～850℃の範囲である。
　溶解チャンバ2の上部の開口は、タワー７の下部の開口と連通している。溶解チャンバ2には、溶解チャンバ２内を清掃するための開口を備える。溶解チャンバ２内を清掃するための開口は、いくつ設けられていてもよいが、本実施形態では隣接する二つの壁面に開口を有し、開口の角度が互いに90°をなすように設けられている。また、溶解チャンバ2の下部の開口には、溶解チャンバ2からアルミニウム溶湯が流入し、次工程へのアルミニウム溶湯の通路となるスロープフロア8が連通している。
　溶解チャンバ2の下部には、スロープフロア8の一端側が連通している。スロープフロア８の他端側は、保持チャンバ4の側部に設けられた開口に連通している。スロープフロア8には、溶解チャンバ２のからの溶融アルミニウムが導入される。動力なしに溶融アルミニウムを保持チャンバ４へ移動させるために、スロープフロア８はその一端側から他端側へ傾斜するように構成されており、その傾斜の好ましい角度は水平面に対して15～25°であり、本実施形態では21°である。
　保持チャンバ4は、上面が開口とされた平面視において矩形状のチャンバであり、スロープフロア8の他端側に接続する入り口側開口と、当該開口に対向した出口側開口とを、それぞれその側壁面に備える。保持チャンバ4では、入り口側開口から導入されたアルミニウム溶湯の温度が所定の温度に維持されるように、温度センサが設けられ、詳細は後述する第２バーナー６を用いてインド制御が行われている。
　蓋5は、保持チャンバ4の上部に設けられた平坦な矩形状の板状部材である。蓋５は、鋼板構造に断熱材を施工したものである。蓋５は、保持チャンバの上面の開口において開閉自在であるように構成されている。すなわち、蓋5は、通常は、保持チャンバ4内の温度を維持するため閉状態であり、保持チャンバ4のメンテナンスの際には開放される。蓋5の中央には、保持チャンバ4内の溶融アルミニウムの温度が所定温度よりも低くなることを許容しないように保持チャンバ4内の溶融アルミニウムを加熱するために第2バーナー6が設けられている。
　蓋５の開閉機構としては、どのようなものを用いてもよいが、本実施形態では、保持チャンバ4の壁面から延設された延設部にヒンジ１３が設けられて、このヒンジ１３が回転軸として上下方向に開閉できるように機能する。加熱時やアルミニウム溶湯温度の低下時には、アルミニウムの灰や残滓が保持チャンバ4に残り保持チャンバ4のチャンバ室の壁面に付着したり閉塞したりするのを防止するために、保持チャンバ4を清掃する必要がある。この場合に、本実施形態では、蓋5を保持チャンバ4の上面に設けることで、保持チャンバ4の高さを低くすることができ、アルミニウム炉１全体の省スペース化、低コスト化を実現する。
　第2バーナー６は、アルミニウム溶湯の温度を保持するための近接加熱バーナーである。このバーナーは火炎が直進せず旋回しながら平坦に広がるため、アルミニウム溶湯表面全体を近い位置から均一に加熱することができる。すなわち、近接加熱バーナーとは、火炎が旋回しながら平坦に広がるように構成された平面炎バーナーをいう。当該第２バーナー６は、エアーバタフライ弁で差圧を調整することが可能である。
　ここで、従来の保持チャンバは、その側壁にメンテナンス用の開口を設け、その開口に扉を設けていたため、側壁が高く、保持チャンバの床から天井までの高さが600mmよりも高くなっていた。これに対し、本実施形態では、保持チャンバ4内のメンテナンスは、その上面に設けられた蓋体5の開閉によって行うことができるため、保持チャンバ4は側壁部に開口を設ける必要がない。そのため、保持チャンバ4の床から天井までの高さを600mm以下とすることができる。本実施形態における保持チャンバ4の床から天井までの高さは約580mmである。本実施形態において、蓋5と保持チャンバ4内の溶融アルミニウムの表面との間の距離は、保持チャンバ4の制御部によって100mm～300mmの範囲内にあるように制御されている。本実施形態では、蓋5と保持チャンバ4内の溶融アルミニウムの表面との間の距離は、保持チャンバ4の制御部によって280mmに維持される。
　保持チャンバ4の床から天井までの高さを600mm以下とすることで、蓋体5とアルミニウム溶湯の表面との距離が短く、第2バーナー6として上述した近接加熱バーナーを用いることができる。このような近接加熱バーナーを用いることにより、保持チャンバ4内の酸素濃度が通常よりも高くても、アルミニウム溶湯を高い歩留まりで得ることができる。すなわち、第2バーナー6の空燃比を、１．０を超え１．５以下、好ましくは1.5程度に制御することにより、保持チャンバ4内の酸素濃度を5％以上10％以下、好ましくは6％～8％の範囲とすることができる。その結果、保持チャンバ4内のアルミニウム溶湯の表面に酸化皮膜を良好に形成することができ、この酸化皮膜が保持チャンバ4内のアルミニウム溶湯の表面カバーの役割を果たし、この表面カバーにより灰分や残渣の混入の可能性を低減し、良質のアルミニウム溶湯を高い歩留まりで得ることができる。
　蓋5は、蓋5を貫通する第１連通路11をその内部に有する。第１連通路１１は、一の開口が蓋の下面側に開口し、また、別の開口がタワー7側の側面に開口している。また、溶融チャンバ2の蓋５側の側壁面には、当該側壁面を貫通する第２連通路１２が設けられている。第１連通路１１と、第２連通路１２とは、蓋5を閉じた状態でそれぞれ連通し、保持チャンバ4と溶融チャンバ２との間で高温ガスを移送する。すなわち、連通路１１及び１２は、溶解チャンバ2でアルミニウムインゴットを溶解する際に、溶解チャンバ2内の高温ガスが保持チャンバ4に流れるように構成し、燃料またはエネルギーを節約して、保持チャンバ4内のアルミニウム溶湯の温度が所定温度より低くならないように維持する。また、保持チャンバ4内のアルミニウム溶湯温度が所定温度から低下した場合には、第2バーナー６を作動させて、第2バーナー6からの高温ガスを溶解チャンバ2に流し、溶解チャンバ2内のアルミニウムインゴットの溶解を補助して、アルミニウム溶解に使用する燃料を節約することが可能である。また、本実施形態では、蓋５が保持チャンバ４の側面ではなく上面に設けられていることで、保持チャンバ4内のアルミニウム溶湯の表面に形成された酸化皮膜を除去しやすく、その結果、酸化皮膜に保護されたアルミニウム浴湯内の良質のアルミニウム溶湯を高い歩留まりで得ることができる。かつ、酸化皮膜は表面のみに形成されるので、保持チャンバ４の底部などに付着することを抑制できメンテナンスも容易である。
　保持チャンバ４の壁面には、チャンバ室に連通し、保持チャンバ４で保持されたアルミニウム溶湯を通過させる通路となる流路9が設けられている。この流路9には、待機チャンバ10が設けられている。前記待機チャンバ１０のチャンバ室のアルミニウム溶湯は、他の製品に加工されるために取り出されるために当該待機チャンバ１０で保持されている。待機チャンバ１０の上面が開口する流路9は、使用者がアルミニウム溶湯を他の製品とするための操作に使用するための開口となっている。
　待機チャンバ10には、ヒーターを設けることが好ましい。ヒーターを設けることで、待機チャンバ10で保持されている間にアルミニウム溶湯が冷却されて歩留まりが低下することを抑制する。本実施形態では、待機チャンバ10の底面壁の側面（下部）には、ヒーター15がその内部に設置される開口部14が設けられている。開口部14の大きさ、形状は挿入されるヒーター15の大きさに応じて設定される。
　本実施形態では、ヒーター15は電気式であり、図示しない電源から電力が供給されて出力することができ、その形状は円筒状である。これに対応して、本実施形態では、開口部14は、一方向に長い孔状であり、待機チャンバ10のチャンバ室の底面に並行となるように設けられている。各ヒーター15を各開口部14に設置するとヒーター15は待機チャンバ10のチャンバ室内の下方に位置する。また、当該開口部14は少なくとも１以上設けられ、本実施形態では互いに離間して複数設けられている。開口部14は、底壁面の側面のいずれに開口していてもよい。ヒーター15を作動させると、待機チャンバ１０のチャンバ室の床面が略均一に加熱され、チャンバ室内のアルミニウム溶湯の温度が上昇し、アルミニウム溶湯の凝固を抑制でき、これによりさらに灰や残渣の発生を抑制できる。また、各ヒーター15は取り外し可能であるように各開口部14内に固定されている。また、ヒーター15の下には熱効率を高めるために断熱材などが設けられていてもよい。
　以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。
（実施例１）
　保持チャンバ4における保持浴湯温度を６７０℃、第２バーナー6である近接加熱バーナー（フラットフレームバーナ（株式会社正英製作所製, FF-20K））を出力最大値50,000kcal/hr、LPG混合ガス（プロパン４０％、ブタン６０％、約24.000Kcal/m3）量を約２m3に設定してアルミニウム合金としてADC１２を用いたアルミニウム浴湯の保持を行った。この時、ガス量量計を使用してガスバルブで調整を行い、第２バーナー６のエアーバタフライ弁で差圧が０．６～０．8になるように調整しながら、保持チャンバ4内の雰囲気ガスをサンプリングして酸素濃度測定器（酸素濃度計：ＧＤ－７０D　（理研計器製、据置タイプ））により酸素濃度を計測し、空気比を１．０を超え１．５以下になるようにして保持チャンバ4内の酸素濃度が７％となるようにした。
（比較例１）
　実施例１とは空気比が１．０になるように差圧を設定して保持チャンバ内の残存酸素濃度が０％となるようにした以外は同一の条件とした。
　上記の２条件を同一炉で各々２週間、蓋5を開けずに大気混入しない状態で保持したところ、比較例１のように酸素濃度が０％の場合には排出酸化物量が１３．６ｋｇ、実施例１のように酸素濃度が７％の場合には排出酸化物量が９．２ｋｇであり、実施例の場合には排出酸化物が少なく、歩留まりよくアルミニウム溶湯を得ることができた。
　本発明は上述した実施形態に限定されない。アルミニウム炉１の構成や、形状などは適宜変更することが可能である。例えば、本実施形態では保持チャンバ４を矩形状としたがこれに限定されず、円形状としてもよい。例えば、上述した実施形態では、アルミニウム炉１は、第２バーナー６とヒーター１５とを備えているが、これに限定されずいずれか一方のみを備えるように構成してもよい。このように構成しても、品質のよいアルミニウム溶湯を得ることができる。また、待機チャンバ１０の側壁にさらに別の加熱用ヒーターを設けてもよい。
1              アルミニウム炉
2              溶解チャンバ
3              第１バーナー
4              保持チャンバ
5              蓋
6              第２バーナー
7              タワー
8              スロープフロア
9              流路
10            待機チャンバ
11            第１連通路
12            第2連通路
13            ヒンジ
14            開口部
15            ヒーター

 

Claims (9)

  1. 　アルミニウムインゴットが投入され、当該インゴットが溶解されてアルミニウム溶湯が生成される溶解チャンバと、
    　前記溶解チャンバに接続され、前記溶解チャンバから流入した前記アルミニウム溶湯の温度を所定の温度に維持するための保持チャンバと、
    　前記保持チャンバの上面に設けられ、前記保持チャンバを開閉するための蓋と、
    　前記蓋に設けられ、前記保持チャンバ内のアルミニウム溶湯を加熱するためのバーナーと、を備え、
    　前記保持チャンバの天井と床との間の距離が600mm以下であり、前記バーナーが近接加熱バーナーであることを特徴とするアルミニウム炉。
  2. 　前記保持チャンバが、前記蓋と前記保持チャンバ内の前記アルミニウム溶湯の表面との距離を100mm～300mmの範囲に保つ制御部を有することを特徴とする請求項1に記載のアルミニウム炉。
  3. 　前記保持チャンバに接続された待機チャンバと、前記待機チャンバの底面壁の側面に開口した孔部とを備え、
    　当該孔部に加熱用ヒーターを有することを特徴とする請求項1に記載のアルミニウム炉。
  4. 　前記加熱用ヒーターが、その外形が円筒形状の電気ヒーターであることを特徴とする請求項３に記載のアルミニウム炉。
  5. 　前記加熱用ヒーターが取り出し可能であることを特徴とする請求項３記載のアルミニウム炉。
  6. 　さらに別の加熱用ヒーターが前記待機チャンバの側壁に設けられていることを特徴とする請求項３記載のアルミニウム炉。
  7. 　アルミニウムインゴットが投入され、当該インゴットが溶解されてアルミニウム溶湯が生成される溶解チャンバと、
    　前記溶解チャンバに接続され、前記溶解チャンバから流入した前記アルミニウム溶湯の温度を所定の温度に維持するための保持チャンバと、
    　前記保持チャンバに接続された待機チャンバと、
    　前記待機チャンバの底面壁の側面に開口した孔部とを備え、
    　当該孔部に加熱用ヒーターを有することを特徴とするアルミニウム炉。
  8. 　請求項1～７のいずれか1項に記載のアルミニウム炉を用いる溶解アルミニウムの製造方法であって、
    　保持チャンバ内の酸素濃度の割合が5％以上10％以下になるようにバーナーを制御して前記保持チャンバ内のアルミニウム溶湯を加熱して溶解アルミニウムを製造することを特徴とする溶解アルミニウムの製造方法。
  9. 　前記酸素濃度の割合が6％～8％である請求項８記載の溶解アルミニウムの製造方法。

     
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11264029A (ja) * 1998-03-17 1999-09-28 Nippon Light Metal Co Ltd アルミニウム精製方法及び精製装置
WO2011111525A1 (ja) * 2010-03-10 2011-09-15 富士フイルム株式会社 回収印刷版の溶解方法及びリサイクル方法
JP2015034665A (ja) * 2013-08-08 2015-02-19 株式会社メイチュー 金属溶解炉
JP2018534516A (ja) * 2015-10-13 2018-11-22 健 梶谷 溶解炉
WO2020235579A1 (ja) * 2019-05-23 2020-11-26 日本坩堝株式会社 溶解炉

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11264029A (ja) * 1998-03-17 1999-09-28 Nippon Light Metal Co Ltd アルミニウム精製方法及び精製装置
WO2011111525A1 (ja) * 2010-03-10 2011-09-15 富士フイルム株式会社 回収印刷版の溶解方法及びリサイクル方法
JP2015034665A (ja) * 2013-08-08 2015-02-19 株式会社メイチュー 金属溶解炉
JP2018534516A (ja) * 2015-10-13 2018-11-22 健 梶谷 溶解炉
WO2020235579A1 (ja) * 2019-05-23 2020-11-26 日本坩堝株式会社 溶解炉

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